1、 ISO 2014 Technologie du combustible nuclaire Sparation et purification chimiques de luranium et du plutonium dans les solutions dacide nitrique par extraction chromatographique par solvant pour les mesures isotopiques et les analyses par dilution isotopique Partie 2: chantillons ayant des teneurs e
2、n plutonium et en uranium de lordre du nanogramme et infrieures Nuclear fuel technology Chemical separation and purification of uranium and plutonium in nitric acid solutions for isotopic and isotopic dilution analysis by solvent extraction chromatography Part 2: Samples containing plutonium and ura
3、nium in the nanogram range and below NORME INTERNATIONALE ISO 15366-2 Premire dition 2014-07-01 Numro de rfrence ISO 15366-2:2014(F) ISO 15366-2:2014(F)ii ISO 2014 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2014 Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cett
4、e publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou
5、 au comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ISO 15366-2:2014(F)Sommaire Page Avant-propos iv 1 Domaine dapplication . 1 2 Principe de la
6、 mthode 1 3 Appareillage 2 4 Ractifs . 2 5 Mode opratoire (voir Figure 1). 3 6 Caractristiques de la sparation . 7 7 Contrle qualit . 7 8 Interfrences 7 Annexe A (normative) Remplissage et conditionnement des mini-colonnes de chromatographie utilises dans le mode opratoire de lISO 15366-2, avec un s
7、upport de polythylne inerte enrob doxyde de tri-n-octylphosphine (TOPO) 9 Bibliographie .12 ISO 2014 Tous droits rservs iii ISO 15366-2:2014(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO).
8、Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent
9、 galement aux travaux. L ISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il
10、 convient, en particulier de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www. iso.org/directives). Lattention est appele sur le fait
11、que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de prop
12、rit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou dans la liste des dclarations de brevets reues par lISO (voir www.iso.org/brevets). Les appellations commerciales ventuellement mentionnes dans le prsent document sont donnes
13、 pour information, par souci de commodit, lintention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement. Pour une explication de la signification des termes et expressions spcifiques de lISO lis lvaluation de la conformit, ou pour toute information au sujet de ladhsion de lISO aux principes d
14、e lOMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos Informations supplmentaires. Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 85, nergie nuclaire, technologies nuclaires, et radioprotection, sous-comit SC 5, Cycle du combustible nuclaire.
15、Cette premire dition, conjointement avec la premire dition de lISO 15366-1, annule et remplace la premire dition de lISO 15366:1999, qui a fait lobjet dune rvision technique. LISO 15366 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Sparation et purification chimiques de luranium et du
16、 plutonium dans les solutions dacide nitrique par extraction chromatographique par solvant pour les mesures isotopiques et les analyses par dilution isotopique: Partie 1: chantillons ayant des teneurs en plutonium de lordre du microgramme et en uranium de lordre du milligramme Partie 2: chantillons
17、ayant des teneurs en plutonium et en uranium de lordre du nanogramme et infrieuresiv ISO 2014 Tous droits rservs Technologie du combustible nuclaire Sparation et purification chimiques de luranium et du plutonium dans les solutions dacide nitrique par extraction chromatographique par solvant pour le
18、s mesures isotopiques et les analyses par dilution isotopique Partie 2: chantillons ayant des teneurs en plutonium et en uranium de lordre du nanogramme et infrieures 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 15366 spcifie des modes opratoires pour sparer et purifier chimiquement luranium et
19、le plutonium contenus dans les solutions de dissolution de combustibles irradis dans les racteurs eau lgre ainsi que dans des chantillons deffluents liquides hautement radioactifs provenant dusines de retraitement des combustibles irradis, en vue de leur analyse isotopique par la mthode de spectromt
20、rie de masse (voir ISO 8299 1 ) ou par la mthode de spectromtrie alpha (voir ISO 11483 2 ). La prsente partie de lISO 15366 dcrit une technique de sparation lgrement diffrente de celle de lISO 15366-1, reposant sur la mme chimie mais utilisant des colonnes plus petites, un matriau support diffrent e
21、t des tapes de purification spcifiques, applicable aux chantillons contenant des quantits de plutonium et duranium de lordre du nanogramme et infrieures. Les limites de dtection se sont rvles tre de 500 pg pour le plutonium et de 500 pg pour luranium. LAnnexe A dcrit la prparation des colonnes et le
22、s matriaux de support de colonne. Par rapport lISO 15366-1, les quantits duranium et de plutonium tant moindres, une purification supplmentaire sur une rsine changeuse danions est ralise. 2 Principe de la mthode La sparation chimique de petites quantits de plutonium et duranium ( 500 pg) repose elle
23、 aussi sur une extraction par chromatographie sur colonne laide doxyde de tri-n-octylphosphine (TOPO) utilis en tant que solvant dextraction 34 . L ajustement ncessaire de la valence avant la sparation est ralis au moyen de sulfate de fer(II) et de nitrite de sodium. Le processus dextraction est ral
24、is dans de mini- colonnes jetables charges dune poudre de polythylne ou de gel de silice enrobe de TOPO. Dans le milieu acide nitrique 3 moll 1 , le plutonium(IV) et luranium(VI) sont extraits de manire slective par le TOPO alors que lamricium, les produits de fission et dautres lments interfrents n
25、e sont pas retenus. Le plutonium est lu aprs rduction la valence III par de lacide ascorbique 5 ; luranium est lu avec une solution de carbamate dammonium avant dtre dbarrass des sels dammonium par le biais dune sparation par change dions 6ou dune rduction en fume par de lacide nitrique 14 moll 1 .
26、Afin dassurer une cintique favorable aux ractions chimiques, il convient que les dbits de lcoulement dans la colonne (gravit) nexcdent pas 0,4 mlmin 1 . Il est recommand de vrifier lanalyse en procdant des mesurages parallles de lchantillon de contrle et/ou des blancs. Des blancs sont mesurs en para
27、llle pour vrifier labsence de contamination externe et de contamination croise significatives entre les chantillons. NORME INTERNATIONALE ISO 15366-2:2014(F) ISO 2014 Tous droits rservs 1 ISO 15366-2:2014(F) Des chantillons de contrle prpars partir de matriaux certifis ou analyss sont galement prpar
28、s et spars de la mme manire que lchantillon en vue de vrifier que lajustement de valence, lquilibre isotopique et lefficacit de sparation attendus sont atteints. Lensemble du processus est ralis dans une atmosphre propre, de prfrence sous une hotte flux laminaire. 3 Appareillage 3.1 Protection biolo
29、gique, par exemple bote gants blinde ou hotte ventile, de prfrence une hotte flux laminaire. 3.2 Colonnes et fritts jetables en polypropylne (voir Figure A.1). Type: micro-colonne. Le remplissage et le conditionnement des colonnes sont dcrits en Annexe A. Les colonnes de chromatographie doivent tre
30、transfres aux dchets radioactifs aprs utilisation. 3.3 Deux plaques chauffantes. 3.4 Matriel courant de laboratoire (fioles et bchers, pipettes, verrerie, supports de colonnes, flacons chantillons, tubes, etc.). Il est recommand de rincer tout le matriel qui entrera en contact avec les chantillons,
31、les luats ou les luents, avec de lacide nitrique (4.1) et de leau distille avant utilisation. Aprs schage, conserver le matriel dans des sacs en plastique dans un environnement propre. 3.5 Flacons en PTFE prsentant les dimensions suivantes: volume 15 ml, diamtre 28 mm, hauteur 37 mm, et munis de bou
32、chons vis et denveloppes mtalliques. Ces flacons peuvent tre utiliss au moins 10 fois, aprs un nettoyage mticuleux avec de lacide nitrique chaud suivi dun rinage leau dminralise ou dionise. 4 Ractifs Utiliser uniquement des ractifs de qualit reconnue suprapure ou quivalente. Toutes les solutions aqu
33、euses doivent tre prpares avec de leau distille (rsistivit comprise entre 1 Mm et 10 Mm). 4.1 Acide nitrique concentr et solutions dacide nitrique, c(HNO 3 ) = 6 moll 1et 3 moll 1 . 4.2 Solution dacide formique, c(HCOOH) = 1 moll 1 . 4.3 Solution de carbamate dammonium CAS n 1111-78-0, c(NH 4 CO 2 N
34、H 2 ) = 0,7 moll 1 . 4.4 Poudre de polythylne 1)GUR X 117/PE-UHMW de granulomtrie ultra-leve comprise entre 25 m et 95 m, de taille de pores infrieure ou gale 5 m (voir A.2.5). 4.5 Solution dacide L(+)-ascorbique c(C 6 H 8 O 6 ) = 10 5moll 1ou c(C 6 H 8 O 6 ) = 10 3moll 1dans une solution dacide for
35、mique (4.2). 4.6 Oxyde de tri-n-octylphosphine, c(TOPO) = 0,2 moll 1en solution dans du cyclohexane. AVERTISSEMENT Ce ractif est inflammable, et il convient de le manipuler toujours dans un endroit bien ventil et jamais proximit dune flamme nue. 1) Le gel de silice peut galement tre utilis. Voir lIS
36、O 15366-1.2 ISO 2014 Tous droits rservs ISO 15366-2:2014(F) 4.7 Solution de sulfate de fer(II), c(FeSO 4 ) = 0,1 moll 1ou c(FeSO 4 ) = 0,8 moll 1dans leau. prparer immdiatement avant chaque utilisation. 4.8 Solution de nitrite de sodium, c(NaNO 2 ) = 1 moll 1ou c(NaNO 2 ) = 5 moll 1dans leau. prpare
37、r juste avant chaque utilisation. 4.9 Eau rgale; mlange 3:1 (par volume) dacide chlorhydrique concentr et dacide nitrique concentr. 4.10 Acide chlorhydrique concentr et solution dacide chlorhydrique, c(HCl) = 6 moll 1 . 4.11 Rsine changeuse danions AG MP1 en suspension paisse dans de leau distille.
38、Remplir les mini-colonnes (3.2) avec environ 0,5 ml de suspension paisse. Conditionner les colonnes avec deux fois 1 ml deau distille et trois fois 1 ml dacide chlorhydrique concentr (4.10) juste avant leur utilisation. 5 Mode opratoire (voir Figure 1) NOTE Ce mode opratoire est cit titre dexemple.
39、Dautres conditions que celles dcrites lArticle 5 peuvent tre appliques pour la prparation de lchantillon si celles-ci conduisent des rsultats quivalents. 5.1 Il convient que lchantillon contienne entre 500 pg et 1 g de plutonium et entre 500 pg et 100 g duranium dans un volume de 0,5 ml dune solutio
40、n dacide nitrique 3 moll 1(4.1). Pour les chantillons secs, appliquer le mode opratoire de dissolution suivant: a) Ajouter 0,5 ml de solution dacide nitrique 6 moll 1(4.1) aux chantillons secs et chauffer lentement sur la plaque chauffante une temprature lgrement infrieure au point dbullition pour v
41、iter les projections, jusqu lobtention dun sel de nitrate cristallis. b) Retirer lchantillon de la plaque chauffante et ajouter aussitt 0,5 ml de solution dacide nitrique 3 moll 1(4.1), pour redissoudre le sel (entre 40 C et 60 C). Agiter pendant quelques secondes. 5.2 Effectuer un cycle doxydo-rduc
42、tion afin damener tout le plutonium la valence (IV), avant de commencer la sparation, comme suit: a) Ajouter lchantillon 50 l de solution de sulfate de fer(II) (4.7). b) Mlanger et attendre 5 minutes pour obtenir une rduction complte de plutonium(VI) ou plutonium(IV) en plutonium(III). c) Ajouter 50
43、 l de solution de nitrite de sodium (4.8) pour r-oxyder le plutonium(III) en plutonium(IV), puis ajouter 100 l de solution dacide nitrique 6 moll 1(4.1) pour ajuster lacidit 3 moll 1 . Mlanger et attendre au moins 5 minutes. 5.3 Transfrer la moiti de lchantillon ainsi prpar dans la colonne. Attendre
44、 environ 1 minute, puis ajouter le reste de lchantillon et laisser scouler la solution. Cette procdure favorise la fixation du plutonium et de luranium dans la partie suprieure de la colonne. 5.4 Rincer le flacon chantillons avec 0,5 ml de solution dacide nitrique 3 moll 1(4.1) et transfrer la solut
45、ion dans la colonne. 5.5 luer les produits de fission, dont lamricium, de la colonne en ajoutant successivement quatre fois 1 ml de solution dacide nitrique 3 moll 1(4.1). 5.6 Conditionner la colonne pour prparer llution du plutonium en ajoutant deux fois 0,5 ml de solution dacide formique 1 moll 1(
46、4.2). liminer les dchets collects jusqu ce stade. ISO 2014 Tous droits rservs 3 ISO 15366-2:2014(F) 5.7 luer le plutonium de la colonne en ajoutant successivement cinq fois 1 ml de solution dacide ascorbique (4.5). Placer les flacons contenant les fractions de plutonium collectes sur lune des deux p
47、laques chauffantes. 5.8 Laver le plutonium restant dans la colonne en ajoutant deux fois 1 ml de solution dacide ascorbique (4.5) dans la solution dacide formique en une seule fois. Mettre cette solution de lavage aux dchets. 5.9 Conditionner la colonne pour prparer llution de la fraction duranium en ajoutant deux fois 1 ml deau distille ou dionise. Mettre cette solution de lavage aux dchets. 5.10 luer luranium en ajoutant 4 ml de solu
